一、拓扑结构的定义

网络中的计算机等设备要实现互联，就需要以一定的结构方式进行连接，这种连接方式就叫做“拓扑结构”，也就是说这些网络设备如何连接在一起。在局域网中常用的拓扑结构有星型结构、环型结构、总线型结构、网格型结构。本书以星型局域网来进行讲解。

二、星型拓扑结构

星型拓扑结构是目前应用最为广泛的局域网拓扑结构。它用一个结点作为中心结点，其他结点直接与中心结点相连构成网络。中心结点可以是文件服务器，也可以是连接设备。常见的中心结点为交换机或集线器。星型拓扑结构如图所示。

图 星型拓扑结构

星型拓扑结构的网络属于集中控制型网络，整个网络由中心结点执行集中式通行控制管理，各结点间的通信都要通过中心结点。每一个要发送数据的结点都将要发送的数据发送到中心结点，再由中心结点负责将数据送到目地结点。因此，中心结点相当复杂，而各个结点的通信处理负担都很小，只需要满足链路的简单通信要求。

1.星型结构优点

（1）控制简单。任何一结点只和中央结点相连接星型拓扑结构，因而介质访问控制方法简单，致使访问协议也十分简单。易于网络监控和管理。

（2）故障诊断和隔离容易。中央结点对连接线路可以逐一隔离进行故障检测和定位，单个连接点的故障只影响一个设备，不会影响全网。

（3）方便服务。中央结点可以方便地对各个站点提供服务和网络重新配置。

2.星型结构缺点

（1）需要耗费大量的电缆，安装和维护的工作量也骤增。

（2）中央结点负担重，形成“瓶颈”，一旦发生故障，则全网受影响。

（3）各站点的分布处理能力较低。

总的来说星型拓扑结构相对简单，便于管理，建网容易。采用星型拓扑结构的局域网，一般使用双绞线或光纤作为传输介质，符合综合布线标准，能够满足多种宽带需求。

尽管物理星型拓扑的实施费用高于物理总线拓扑，然而星型拓扑的优势却使其物超所值。每台设备通过各自的线缆连接到中心设备，因此某根电缆出现问题时只会影响到该线缆连接的那一台设备，而网络的其他组件依然可正常运行。这个优点极其重要，这也正是所有新设计的以太网都采用的物理星型拓扑的原因所在。

三、环型拓扑结构

环型结构由网络中若干结点通过点到点的链路首尾相连形成一个闭合的环，这种结构使公共传输电缆组成环型连接，数据在环路中沿着一个方向在各个结点间传输，信息从一个结点传到另一个结点。环型拓扑结构如图所示。

图 环型拓扑结构

这种结构的网络形式主要应用于令牌网中，在这种网络结构中各设备是直接通过电缆来串接的，最后形成一个闭环，整个网络发送的信息就在这个环中传递，通常把这类网络称为“令牌环网”。

实际上大多数情况下这种拓扑结构的网络不会是所有计算机真的要连接成物理上的环型，一般情况下星型拓扑结构，环的两端是通过一个阻抗匹配器来实现环的封闭的，因为在实际组网过程中因地理位置的限制不方便真的做到环的两端物理连接。

这种拓扑结构的网络主要有如下几个特点。

（1）这种网络结构一般仅适用于IEEE 802.5的令牌网（Token ring ），在这种网络中，“令牌”是在环型连接中依次传递的，所用的传输介质一般是同轴电缆。

（2）这种网络实现也非常简单，投资最小。组成这个网络除了各工作站就是传输介质，以及一些连接器材，没有价格昂贵的结点集中设备，如集线器和交换机。但也正因为这样，所以这种网络所能实现的功能最为简单，仅能当做一般的文件服务模式。

（3）传输速度较快：在令牌网中允许有16Mb/s的传输速度，它比普通的10Mb/s以太网要快许多。当然随着以太网的广泛应用和以太网技术的发展，以太网的速度也得到了极大提高，目前普遍都能提供100Mb/s的网速，远比16Mb/s要高。

（4）维护困难：从其网络结构可以看到，整个网络各结点间是直接串联的，这样任何一个结点出了故障都会造成整个网络的中断、瘫痪，维护起来非常不便。查找起来非常困难，这一点相信维护过这种网络的人都会深有体会。

（5）扩展性能差：也是因为它的环型结构，决定了它的扩展性能远不如星型结构的好，如果要新添加或移动结点，就必须中断整个网络，在环的两端做好连接器才能连接。

环型结构具有如下特点：信息流在网中是沿着固定方向流动的，两个结点仅有一条道路，故简化了路径选择的控制；环路上各结点都是自举控制，故控制软件简单；由于信息源在环路中串行地穿过各个结点，当环中结点过多时，势必影响信息传输速率，使网络的响应时间延长；环路是封闭的，不便于扩充；可靠性低，一个结点故障，将会造成全网瘫痪；维护难，对分支结点故障定位较难。

四、总线型拓扑结构

这种网络拓扑结构中所有设备都直接与总线相连，它所采用的介质一般也是同轴电缆（包括粗缆和细缆），不过现在也有采用光缆作为总线型传输介质的，如ATM网、Cable Modem所采用的网络等都属于总线型网络结构。总线型拓扑结构如图所示。

图 总线型拓扑结构

总线结构是指各工作站和服务器均挂在一条总线上，各工作站地位平等，无中心结点控制，公用总线上的信息多以基带形式串行传递，其传递方向总是从发送信息的结点开始向两端扩散，如同广播电台发射的信息一样，因此又称广播式计算机网络。各结点在接受信息时都进行地址检查，看是否与自己的工作站地址相符，相符则接收网上的信息。

总线型结构的网络特点如下：结构简单，可扩充性好。当需要增加结点时，只需要在总线上增加一个分支接口便可与分支结点相连，当总线负载不允许时还可以扩充总线；使用的电缆少，且安装容易；使用的设备相对简单，可靠性高；维护难，分支结点故障查找难。

这种结构具有以下几个方面的特点。

（1）组网费用低：从示意图可以看出这样的结构根本不需要另外的互联设备，是直接通过一条总线进行连接的，所以组网费用较低。

（2）这种网络因为各结点是共用总线带宽的，所以在传输速度上会随着接入网络的用户的增多而下降。

（3）网络用户扩展较灵活：需要扩展用户时只需要添加一个集线器即可，但所能连接的用户数量有限。

（4）维护较容易：单个结点失效不影响整个网络的正常通信。但是如果总线一断，则整个网络或者相应主干网段就断了。

（5）这种网络拓扑结构的缺点是一次仅能有一个端用户发送数据，其他端用户必须等待直到获得发送权。

五、网状型拓扑结构

在网状型拓扑结构中，网络的每台设备之间均有点到点的链路连接，这种连接不经济，只有每个站点都要频繁发送信息时才使用这种方法。它的安装也很复杂，但系统可靠性高，容错能力强。有时也称为分布式结构。网格型拓扑结构如图所示。

图 网状型拓扑结构

1.网状型拓扑结构的优点

（1）网络可靠性高，一般通信子网中任意两个结点交换机之间，存在着两条或两条以上的通信路径，这样，当一条路径发生故障时，还可以通过另一条路径把信息送至结点交换机。

（2）网络可组建成各种形状，采用多种通信信道和多种传输速率。

（3）网内结点共享资源容易。

（4）可改善线路的信息流量分配。

（5）可选择最佳路径，传输延迟小。

2.网状型拓扑结构的缺点

（1）控制复杂，软件复杂。

（2）线路费用高，不易扩充。

网状型拓扑结构一般用于骨干网上，使用路由算法来计算发送数据的最佳路径。

扫描二维码

关注更多精彩